【正文】 本設(shè)計使用的鍵盤主要為完成一個功能—轉(zhuǎn)速測量的啟動/停止；，通過讀I/O口，判定各I/O線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。HD7279A內(nèi)部含有譯碼器可直接接收BCD碼或16進制碼，也可不譯碼，并同時具有兩種譯碼方式。在本設(shè)計考慮了綜合因素，一般采用動態(tài)顯示方式，采用了HD7279驅(qū)動器驅(qū)動LED數(shù)碼管，在接下來的小節(jié)中將具體介紹其功能。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O口來驅(qū)動，要知道一個89C51單片機可用的I/O口才32個呢。1位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管a~g控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。無需外部元件。 ：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。32可編程I/O線由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其中，引腳端1為電源正端，引腳端2為接地，引腳端3為輸出（OC形式）。VH 經(jīng)放大器放大以后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。按照輸出信號的形式，可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。嚴(yán)格地說，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運動速度并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計分布，并認(rèn)為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠(yuǎn)大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引入一個霍爾因子rH，即 普通物理實驗中常用N型Si、N型Ge、InSb和InAs等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測量，霍爾因子，所以： 式中，庫侖 霍爾元件霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛應(yīng)用。又因KH和樣品厚度d成反比，所以霍爾片都切得很薄，一般d≈。T)。 霍爾傳感器的簡介 霍爾效應(yīng)1. 簡介霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（，18551938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。單位：（轉(zhuǎn)/分）；fc晶體震蕩頻率：單位（Hz）；m1輸入脈沖數(shù)，反映轉(zhuǎn)角；m2時基脈沖數(shù)。因此要求脈沖的上升沿（或下降沿）陡峭和計數(shù)和定時嚴(yán)格同步。而設(shè)置的時間過短，測量精度會受到一定的影響。主要編寫一個外部中斷服務(wù)程序INT0，讀取記數(shù)值的三個字節(jié)，并再次清0記數(shù)初值以便下次的記數(shù)和計算。單片機采用AT89C51，顯示器采用4個7段LED數(shù)碼管動態(tài)顯示，其系統(tǒng)框圖如22所示。LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字段的，通常使用七段構(gòu)成“日”字型和一只發(fā)光二極管作為小數(shù)點，稱八段數(shù)碼顯示器。處理方法上可以用觸發(fā)器電路來整形；而倍頻電路主要用于解決低轉(zhuǎn)速時測量精度問題及碼盤的刻度誤差而造成的精度下降問題。這種方法設(shè)計難度大，信號穩(wěn)定度差，在模擬處理系統(tǒng)中不宜采用。，構(gòu)建軟件系統(tǒng)，分別對硬件系統(tǒng)的配置予以估計，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進行測量。用這種方法測量時,既要在發(fā)動機轉(zhuǎn)動軸上粘貼光標(biāo)紙，又要求測量人員把轉(zhuǎn)速表與光標(biāo)紙的距離控制在很近的范圍,測量十分不方便。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制機進行連接，實行遠(yuǎn)程管理和控制，進一步提高現(xiàn)代化水平。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，其測量方法較多，而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和測量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。該系統(tǒng)采用UGN3144霍爾傳感器把轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出，輸出電壓經(jīng)整形電路送入AT89C51單片機進行數(shù)據(jù)處理并用四位7段LED顯示器顯示測量結(jié)果。其次，在軟件設(shè)計部分，此系統(tǒng)包含系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計、數(shù)據(jù)接收和處理程序的設(shè)計、顯示程序的設(shè)計三個模塊。常用的檢測方法有機械式，光電式，霍爾式，頻閃法，高壓油管應(yīng)變法等，本課題主要是針對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動力機械性能測試中的一個重要的特性參量，因為動力機械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來確定的，例如壓縮機的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機的輸出功率等等，而且動力機械的振動、管道氣流脈動、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。代之而起的是非接觸式的電子與數(shù)字化的測速儀表。，用匯編語言編制程序，包括主程序流程，轉(zhuǎn)速計算程序，顯示中斷程序流程，同時并寫出其具體程序。(3) 通過測量儀表拾取被測信號目前有許多測量儀表用于各種測量中，有大信號輸出、有BCD碼輸出等，但價格昂貴，專業(yè)性強，一般不適合通用系統(tǒng)。3．單片機單片機是整個測量系統(tǒng)的主要部分，擔(dān)負(fù)對前端脈沖信號的處理、計算、以及信號的同步，計時等任務(wù)，其次，將測量的數(shù)據(jù)經(jīng)計算后，將得到的轉(zhuǎn)速值傳送到顯示接口中，用數(shù)碼管顯示數(shù)值。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，早期模擬量的模擬處理一直是作為轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方法在測量范圍和測量精度上，已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求。傳感器電路顯示驅(qū)動電路AT89C51單片機時鐘電路鍵盤電路復(fù)位電路圖22 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的總體框圖 軟件設(shè)計思路軟件需要解決的是定時器0的記數(shù)和外部中斷0的設(shè)定、由于測量的轉(zhuǎn)速范圍大，所以低速和高速都要考慮在內(nèi)，關(guān)鍵在于一個四字節(jié)除三字節(jié)程序的實現(xiàn)。第3章 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)硬件設(shè)計 轉(zhuǎn)速測量原理 測頻法“M法”在一定測量時間T內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)m1來測量轉(zhuǎn)速，如圖31“M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖所示，設(shè)在時間T內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為Xτ，則轉(zhuǎn)速n可由下式表示： n= (31)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)Xτ可用下式所示m1 X (32)圖31 “M”法測量轉(zhuǎn)速脈沖將（32）式代入（31）式得轉(zhuǎn)速n的表達式為： n= （33） P為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)；n轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；T定時時間單位：（秒）。對于多孔碼盤，其測量的時間只是每轉(zhuǎn)的1/N，N為碼盤孔數(shù)。“M/T”法采用三個定時/計數(shù)器，同時對輸入脈沖、高頻脈沖（由振蕩器產(chǎn)生）、及預(yù)設(shè)的定時時間進行定時和計數(shù)，m1反映轉(zhuǎn)角，m2反映測速的準(zhǔn)確時間，通過計算可得轉(zhuǎn)速值n。M/T這種轉(zhuǎn)速測量方法的相對誤差與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，只與晶體振蕩產(chǎn)生的脈沖有關(guān)，故可適合各種轉(zhuǎn)速下的測量。通過霍爾效應(yīng)實驗測定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。e為電子的電荷量。由（313）式可知，如果霍爾元件的靈敏度RH已知，測得了控制電流I和產(chǎn)生的霍爾電壓VH，則可測定霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強度為：高斯計就是利用霍爾效應(yīng)來測定磁感應(yīng)強度B值的儀器?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路集成在一起的一種傳感器。 霍爾元件的應(yīng)用使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強度。因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。B的變化不超過BH，霍爾開關(guān)不翻轉(zhuǎn)，這就使得開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠。其具有輸出自舉電路，也可直接與雙極型和MOS邏輯電路連接。4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)可編程串行通道在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。此時ALE、PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平。 （3）MR 手動復(fù)位輸入，當(dāng)MR 低于VIL 時產(chǎn)生復(fù)位。綜合考慮，本設(shè)計采用30pf的電容，因為晶振的頻率無法精確達到12MHZ，,其電路圖如下所示：圖312 AT89C51的時鐘電路 顯示電路顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示，LED（LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發(fā)出可見光的器件。圖313 七段發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)LED數(shù)碼管通過點亮特定的字段來顯示數(shù)字或符號。 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,. 的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。HD7279A是一款具有簡單SPI串行接口的器件，可直接驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管，所以我們采用了共陰極數(shù)碼管。HD7279A具有片選信號，可方便實現(xiàn)高于8位的顯示或高于64鍵的鍵盤接口，采用多片級聯(lián)，對片選信號進行譯碼即可實現(xiàn)。軟件需要解決的是單片機中斷服務(wù)程序的設(shè)計、計算程序的設(shè)計、顯示部分的程序設(shè)計?？梢哉f是核心部分，流程圖如圖所示：開 始返 回被除數(shù)初始化調(diào)用除法程序讀取定時值圖42 計算程序流程圖 二十進制轉(zhuǎn)換程序計算程序計算出來的數(shù)據(jù)為二進制，存到50H、51H單元中以便發(fā)送程序中調(diào)用傳送數(shù)據(jù)到計算機，計算機可識別二進制，然而，我們需要在LED上顯示，查表程序需要拆分的BCD碼，所以二進制必須先轉(zhuǎn)換成BCD后才能拆分。設(shè)計數(shù)頻率為f，其周期為l/f，計到65535個數(shù)據(jù)時，所用時間為：T=65535*1/f(1)按上述要求：當(dāng)T=1 s時，為極大值即 L=65535*l/f所以 f=65535(HZ)(2)本設(shè)計在實現(xiàn)時，設(shè)采用了12點的碼盤，即軸每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生l 2個脈沖，因此，軸實際輸出頻率為： f=65535/12=5460(Hz)，折算到轉(zhuǎn)速：n=f*60=327600(r/min)(3)用這種方法可以測量的轉(zhuǎn)速是很高的。結(jié)論本文對單片機用于轉(zhuǎn)速測量的理論、原理進行了系統(tǒng)的分析、比較，并對每種測量方法定性、定量的予以闡述，設(shè)計了顯示接口電路和應(yīng)用程序。更深入的分析其精度和誤差。而這正是我們學(xué)習(xí)理論知識的目的之所在。1 DB 06EH。9 E